現代技術在農業機械工程中應用

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摘要：指出了近年來現代科學技術的發展及其在農業機械研發、設計、制造中的應用促進了農業機械化水平大幅提升，闡述了仿真技術、數字傳感技術、3D打印等現代科學技術的應用。

關鍵詞：農業機械；仿真技術；數字傳感器；3D打印

我國是農業大國，農業是我國的立國之本。近年來，隨著現代科學技術的發展及其在農業機械研發、設計、制造中的應用，農業機械化發展水平得以大幅提升，可以應用于農業機械設計制造中的技術手段和自動化控制技術也得到了延伸，其中仿真技術、數字傳感技術、3D打印等現代科學技術的應用有效推動了農業的發展。在我國農業現代化和自動化的發展過程中，農業機械對智能化、自動化、集約化的要求愈發嚴格。

1仿真技術

為了解決時間、質量、成本、服務、環境等問題，企業必須調整產品開發模式。在農業機械研發方面，縮短開發周期、降低生產成本是決定產品開發和推廣的關鍵因素。目前，傳統的農業機械產品開發模式已經不能滿足農業機械市場的需求，而仿真技術的出現為這些問題提供了有效的解決辦法。仿真技術是虛擬樣機技術的一種，在產品的優化設計、性能預測、制造、運行維護等整個產品生命周期的許多技術活動中發揮著重要的作用。目前，仿真技術在我國農業機械設計中已得到廣泛應用，但仍處于初始階段。隨著計算機技術的飛速發展，仿真技術已經成為現代高科技的代表之一。仿真技術的應用可以避免決策失誤，從而為傳統產品開發過程面臨的問題提供有效的解決方案。專家預測，仿真技術的發展將對21世紀的經濟、社會產生巨大影響。仿真技術作為多學科的交叉技術融合，能夠模擬真實條件下的各種產品特性和響應，降低產品開發成本，縮短開發周期，提高設計水平，避免設計缺陷。在玉米收獲機、栽培設備、農產品加工機械等領域，我們探索了仿真技術的應用，目前正在用Matlab軟件開發農業機械仿真軟件平臺，該平臺采用了交互技術，界面友好，目前已經取得了一些初步的成果。我們應加強仿真技術在農業機械設計中的應用，以提高農業機械的開發能力和產品性能，促進新型農業機械化。

2數字傳感器技術

農業發展的基本趨勢是在農業生產中通過農業機械設備實現自動化，精確地執行操作指令，同時提高生產效率，降低功耗，減少環境污染。傳感器的出現及其在農業機械設計制造中的推廣和應用，順應農業發展的趨勢，促進了農業現代化、機械化、自動化的進程。農業機械設備中的傳感器主要包括溫度傳感器、壓力傳感器等，這些傳感器在農業機械上的使用可以準確地對作業目標的光學、形態學、力學等指標進行檢測。傳感器可以通過非接觸測量獲取被測量的信息，且反應速度快、分辨能力強，可以應用于作業環境相對較差的農業生產中。隨著電子信息技術的發展以及單片機的普及和推廣，數字傳感器相較于傳統傳感器來說準確性、精度和穩定性更高。機電一體化是農業機械發展的必然趨勢，數字傳感技術的出現及其在農業機械工程中的應用促進了機電一體化的發展進程。在農業機械系統中，傳感器技術水平的高低影響和決定了系統的整體功能和自動化程度。傳感器廣泛應用于農業機械的控制系統中，協調控制車身、底盤、發動機等的功能和應用，提升了系統的整體性能。傳感器的使用提升了農業機械設備在較為惡劣作業環境中的穩定性，同時可以有效降低油耗、減少廢氣排放，符合綠色農業的發展要求。農業機械系統中的傳感器還可以及時準確反映工作過程中遇到的各種故障，延長機械的使用壽命。此外由數字傳感器衍生出的自動導航技術，通過檢測機械在運作過程中獲取的圖像對農作物進行識別，同時還可以通過衛星定位和導航技術，實現農業機械的管控和自動化導航。因此可以有效用于播種、耕作、施肥、收割等不同的農業作業環節中。近年來有學者提出將激光掃描儀應用于農業機械中，通過掃描儀獲取農作物高度、植被覆蓋面積、生物量等重要參數，基于這些參數，可以評估預期的作物產量，并優化特定地點作物管理的化肥和農藥用量。此外，在收割過程中，聯合收割機上的工藝參數（銼刀刀頭的轉速、機械地面行進速度等）可以根據作物條件進行調整，從而提高收割效率和質量。傳感器技術推進了農業機械現代化和智能化進程，由于我國國土面積大，農業環境多樣復雜，某一傳感器很難滿足農業機械工作過程中遇到的各種問題。因此，未來農業機械的發展需要將多種傳感技術或與其他高新技術進行融合，提高農業機械的自動化程度和工作效率。

33D打印技術

近年來，3D打印技術在汽車制造、航空航天、醫療器械、精密儀器等領域得到廣泛的研究和應用。隨著3D技術的日趨完善，該技術在農業機械研發、設計、制造以及農機零件定制與維修等領域也逐漸得到關注。受限于傳統加工技術的一些形狀復雜、特異的物品都可以通過3D打印技術來生產。隨著我國農業規模化、現代化發展進程的深入，農業機械的研發越來越重要。但是農業機械研發周期長、難度大、成本高，此外一些關鍵零件的制作工藝特殊復雜且費用昂貴，這在一定程度上限制了中國農業機械化的發展。3D打印技術可以突破傳統農機制造的限制，可以應用于一些關鍵零件的定制與維修。3D打印技術可以應用于零件性能的田間試驗，為農業機械上一些零件技術細節上的快速更改提供了技術支持。因此，可以根據農業機械制造者的不同需求和差異化的市場需求，精確制造農業機械零件，提高農業生產效率。

4結束語

我國農業機械在現代化、智能化、自動化的發展過程中不斷面臨著新的機遇和挑戰。仿真技術、數字傳感技術、3D打印等現代科學技術的應用可以減少農業機械研發成本，提高農業機械的工作效率，提高農民的收入，進而促進農業的現代化、機械化和智能化的發展。

作者:杜穎 單位:山西省農業機械發展中心研發部